甘肃东南地区现今地壳形变及应力特征研究

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本文选取青藏高原东北缘东向延伸前沿地带——甘肃东南地区为研究区域,该地区地质构造环境极其复杂,地质灾害频发,古今地震不断。本文主要以甘肃东南地区2013年岷县—漳县Ms6.6级地震为主线,展开对该地区现今地壳形变及应力特征的研究,对认识该地区地震活动可起到一定的积极作用,也可为该地区后续地震研究提供一定的参考依据。论文主要内容如下:(1)首先使用GAMIT/GLOBK软件对研究区域内42个GPS监测台站数据(2009~2017年)进行处理,然后运用欧拉矢量方法转换得到ITRF2008框架下扣除欧亚板块旋转速度的2009~2013年(震前)、2009~2015年(长期平均)、2015~2017年(震后)三个时段GPS水平运动速度场;并将前述三个时段GPS数据运用最小二乘配置方法分别计算得到相应的最大剪切应变率、面膨胀率、主应变率。通过分析可得,区域地壳水平运动整体呈现顺时针弧形偏转的变化特征;此外,岷县、漳县震中地区在震前时段的GPS水平运动速度场及应变率场都呈现出异常现象,这种异常现象极有可能促使2013年岷县—漳县Ms6.6级地震的发生;从长期平均GPS水平运动速度场及应变率场来看,震中地区仍保持着一定的异常现象;至震后时段,震中地区地壳水平运动似乎回归正常状态,但岷县、宕昌等地区地壳运动表现异常活跃,可能是震后区域局部地壳运动调整与恢复所致。(2)将上述区域地壳三个时段GPS水平运动速度场进行跨断裂带分段剖面处理,运用加权平均值之差和反正切位错模型协同阻尼最小二乘法分别计算反演得到垂直和平行于断裂带走向的两个方向上的运动速率。通过具体分析可得,西秦岭北缘断裂带和临潭—宕昌断裂带在不同时期具有不同程度的左旋走滑且兼具挤压的运动特征;西秦岭北缘断裂带漳县段在长期平均时段左旋走滑速率增大,与锅麻滩段、鸳凤—天水—宝鸡段在该时段相较于震前时段左旋走滑运动速率减缓不同,这可能与该地区Ms6.6级地震有关;临潭—宕昌断裂带在震后时段的活动性相较于震前和长期平均两个时段均表现出异常的活跃性,表明该断裂闭锁程度降低,从而使得活动性增强。(3)基于断层静态库伦应力破裂准则,运用Coulomb3.3软件分别计算岷县Ms5.2级、岷县—卓尼Ms5.0级、岷县—漳县Ms6.6级地震产生的静态库仑应力变化对后续地震事件、余震序列以及周边断层的影响;结果表明,岷县Ms5.2级地震、岷县—卓尼Ms5.0级地震叠加产生的静态库伦应力变化对岷县—漳县Ms6.6级地震的发生起到更为关键性的促进作用;而岷县—漳县Ms6.6级地震余震序列极有可能是该地区三次中强地震共同作用的结果;此外,三次中强地震叠加产生的静态库伦应力变化对西秦岭北缘断裂带漳县段西部以及临潭—宕昌断裂带东段均有一定的应力加载作用,应引起注意。
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